JP6884265B2 - 前輪駆動ハイブリッド化 - Google Patents

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    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0806—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts
    • F16H37/0813—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft
    • F16H37/082—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft and additional planetary reduction gears
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
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Description

本発明は、一般にハイブリッド装置に関し、より具体的には前輪駆動ハイブリッド化に関する。
ハイブリッド装置が知られている。一例は、参照によって本明細書に完全に記載されているかのように援用される、Smetana他に対するTRANSMISSION DEVICE, FOR EXAMPLE FOR AN ELECTRIC AXLE AND ELECTRIC AXLE COMPRISING THE TRANSMISSION DEVICEという名称の、譲受人に譲渡された米国特許第９０２２８９０号明細書に示されている。
例示態様は、広くは、多段速度トランスミッション、差動装置と、電気モータと、遊星歯車セットとを備える、前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションを含む。多段速度トランスミッションは、第１の軸線を持つ入力軸を有している。差動装置は、第１の軸線から半径方向にオフセットされた第２の軸線を持つハウジングを有している。電気モータは第２の軸線と同心である。遊星歯車セットは、多段速度トランスミッションと差動装置と電気モータとを接続している。幾つかの例示実施形態では、遊星歯車セットは、多段速度トランスミッションと駆動可能に係合した太陽歯車と、差動装置と駆動可能に係合した遊星キャリヤと、電気モータと駆動可能に係合したリングギヤとを有している。
例示実施形態では、遊星歯車セットは、遊星キャリヤを通って延びるピンと、ピンを中心に回転可能でありかつ太陽歯車およびリングギヤと駆動可能に係合した遊星歯車とを有している。例示実施形態では、ハイブリッドトランスミッションは、多段速度トランスミッションを太陽歯車に駆動可能に接続するチェーンまたはベルトを有している。幾つかの例示実施形態では、ハイブリッドトランスミッションは、差動装置から電気モータを通って延びる第１のアクスルシャフトを有している。例示実施形態では、ハイブリッドトランスミッションは、電気モータから離れる方向に差動装置から延びる第２のアクスルシャフトを有している。
幾つかの例示実施形態では、差動装置はハウジングを有している。遊星歯車セットは、多段速度トランスミッションと駆動可能に係合した太陽歯車と、差動装置ハウジングと駆動可能に係合した遊星キャリヤと、電気モータと駆動可能に係合したリングギヤとを有している。例示実施形態では、遊星歯車セットは、遊星キャリヤを通って延びる第１のピンと、第１のピンを中心に回転可能でありかつ太陽歯車およびリングギヤと駆動可能に係合した遊星歯車とを有している。幾つかの例示実施形態では、差動装置は、ハウジングを通って延びる第２のピンと、第２のピンを中心に回転可能なスパイダーギヤの第１の対と、スパイダーギヤの第１の対と駆動可能に係合したスパイダーギヤの第２の対とを有している。例示実施形態では、ハイブリッドトランスミッションは、スパイダーギヤの第２の対のうちの一方のスパイダーギヤと駆動可能に係合した第１のアクスルシャフトと、スパイダーギヤの第２の対のうちの他方のスパイダーギヤと駆動可能に係合した第２のアクスルシャフトとを有している。第１のアクスルシャフトまたは第２のアクスルシャフトの少なくとも一方は、電気モータを通って延びている。
その他の例の態様は、広くは、遊星歯車セットと、ハウジングと、ハウジングに配置された少なくとも１つのスパイダーギヤと、電気モータと、第１のアクスルシャフトとを有する車両差動装置を含む。遊星歯車セットは、リングギヤと、太陽歯車と、複数のプラネットを含む遊星キャリヤとを有している。ハウジングは遊星キャリヤに固定されている。電気モータは、リングギヤに固定された出力部を有している。第１のアクスルシャフトは、スパイダーギヤから電気モータを通って延びている。例示実施形態では、ハウジングは、軸方向で遊星歯車セットと電気モータとの間に配置されている。
幾つかの例示実施形態では、車両差動装置は、アクスルシャフトに対して直交する、ハウジングを通って延びるシャフトを有している。少なくとも１つのスパイダーギヤは４つのスパイダーギヤであり、４つのスパイダーギヤの第１の対はシャフトに配置されており、４つのスパイダーギヤのうちの第３のスパイダーギヤは、４つのスパイダーギヤの第１の対および第１のアクスルシャフトと駆動可能に係合している。例示実施形態では、車両差動装置は第２のアクスルシャフトを有している。４つのスパイダーギヤのうちの第４のスパイダーギヤは、４つのスパイダーギヤの第１の対および第２のアクスルシャフトと駆動可能に係合している。例示実施形態では、車両差動装置は、トルクを太陽歯車へ伝達するために配置されたスプロケットまたはプーリを有している。ハウジングは遊星歯車セットの第１の軸方向側に配置されており、スプロケットまたはプーリは、第１の軸方向側と反対の、遊星歯車セットの第２の軸方向側に配置されている。例示実施形態では、電気モータは減速歯車を有しており、減速歯車の出力部はリングギヤに固定されている。
ここで、本発明の本質および作動モードを、添付の図面に関連した以下の詳細な説明においてより詳細に説明する。
例示実施形態による前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションの断面図である。 例示実施形態による前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションの断面図である。 例示実施形態による前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションの断面図である。 例示実施形態による前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションの断面図である。 遊星歯車セットの概略図である。
最初に、異なる図面に現れる同じ参照番号は、同一のまたは機能的に類似の構造要素を識別していることが認識されるべきである。さらに、本発明は、本明細書に記載された特定の実施の形態、方法、材料および変更に限定されるのではなく、したがって、もちろん変更されてよいことが理解される。本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明する目的のためだけのものであり、添付の請求項によってのみ限定される本発明の範囲を限定することが意図されたものではないことも理解される。
別段の定めがないかぎり、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野における当業者に一般的に理解されるのと同じ意味を有している。本明細書に説明されたものと類似または均等のあらゆる方法、装置または材料を、本発明の実施または試験において使用することができるが、ここでは、以下の例としての方法、装置および材料が説明される。
以下の説明は図１を参照して行われる。図１は、前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッション１００の断面図である。ハイブリッドトランスミッション１００は、多段速度トランスミッション１０２と、トルクコンバータ１０４と、電気モータ１０６とを備えている。トランスミッションは、トランスミッションポンプ１０８と、軸線１１２を持つ入力軸１１０とを有している。トルクコンバータは軸線１１２と同軸である。トルクコンバータ１０４は、トランスミッションポンプと駆動可能に係合したポンプハブまたはインペラハブ１１４と、入力軸と駆動可能に係合した出力ハブ１１６とを有している。電気モータは、軸線１１２から半径方向にオフセットされており、ポンプハブと駆動可能に係合している。ハイブリッドトランスミッション１００は、トランスミッションポンプとポンプハブと電気モータとを駆動可能に接続するチェーンまたはベルト１１８を有している。
以下の説明は図２を参照して行われる。図２は、前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッション２００の断面図である。ハイブリッドトランスミッション２００は、多段速度トランスミッション２０２と、トルクコンバータ２０４と、電気モータ２０６とを備えている。トランスミッションは、軸線２１２を持つ入力軸２０８を有している。トルクコンバータは軸線２１２と同軸である。トルクコンバータ２０４は、出力ハブ２１４と、出力ハブを入力軸に接続するクラッチ２１６とを有している。電気モータは、軸線２１２から半径方向にオフセットされており、入力軸と駆動可能に係合している。
クラッチ２１６は、例えば、かみ合いクラッチまたは切換え可能な一方向クラッチであってもよい。クラッチ２１６はばね（図示せず）を有している。ばねは、クラッチを閉鎖し、ハブと入力軸とを回転可能に接続するように配置されている。トランスミッションからの液圧はクラッチを開放させ、ハブと入力軸とを回転可能に切断する。入力軸２０８はボア２２０を有しており、液圧は、ボアを通じてクラッチへ導入される。ハイブリッドトランスミッション２００は、入力軸および電気モータと駆動可能に係合したフランジ２２２を有している。フランジは、軸方向で多段速度トランスミッションとトルクコンバータとの間に配置されている。ハイブリッドトランスミッション２００は、フランジと電気モータとを駆動可能に接続したチェーンまたはベルト２２４を有している。ハイブリッドトランスミッション２００は、軸線２１２から半径方向にオフセットされており、入力軸と駆動可能に係合したエアコンディショナ圧縮機（図示せず）を有している。多段速度トランスミッションと電気モータとは、少なくとも部分的に半径方向で整列している。すなわち、軸線２１２に対して直交する半径方向の線２２６が、多段速度トランスミッションおよび電気モータを通っている。
以下の説明は図３を参照して行われる。図３は、前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッション３００の断面図である。３××という符号は、一般に、以下で説明することを除き、上記のハイブリッドトランスミッション２００の説明のための２××という符号に対応している。多段速度トランスミッション３０２は、入力軸および電気モータと駆動可能に係合したクラッチハブ３２８を有している。トルクコンバータ３０４は多段速度トランスミッションの第１の軸方向端部に配置されており、クラッチハブ３２８は、多段速度トランスミッションの、第１の軸方向端部と反対側の第２の軸方向端部に配置されている。ハイブリッドトランスミッション３００は、クラッチハブと電気モータとを駆動可能に接続したチェーンまたはベルト３３０を有している。
以下の説明は図４および図５を参照して行われる。図４は、前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッション４００の断面図である。図５は、ハイブリッドトランスミッション４００の遊星歯車セット４０８の概略図である。前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッション４００は、多段速度トランスミッション４０２と、差動装置４０４と、電気モータ４０６と、遊星歯車セット４０８とを有している。多段速度トランスミッションは、軸線４１２を持つ入力軸４１０を有している。差動装置は、軸線４１２から半径方向にオフセットされた軸線４１６を持つハウジング４１４を有している。電気モータは、軸線４１６と同心である。遊星歯車セットは、以下でさらに詳細に説明するように、多段速度トランスミッションと、差動装置と、電気モータとを接続している。
遊星歯車セットは、多段速度トランスミッションと駆動可能に係合した太陽歯車４１８と、差動装置と駆動可能に係合した遊星キャリヤ４２０と、電気モータと駆動可能に係合したリングギヤ４２２とを有している。遊星歯車セット４２４は、遊星キャリヤを通って延びるピン４２４と、ピン４２４を中心に回転可能でありかつ太陽歯車およびリングギヤと駆動可能に係合した遊星歯車４２６とを有している。チェーン４２８は、多段速度トランスミッションを太陽歯車に駆動可能に接続している。チェーンが示されているが、その他の実施の形態が可能である。例えば、チェーン４２８の代わりに、ベルト、多リブベルト、歯付きベルト等を使用することもできる。
ハイブリッドトランスミッション４００は、差動装置から電気モータを通って延びるアクスルシャフト４３０と、電気モータから離れる方向へ差動装置から延びるアクスルシャフト４３２とを有している。差動装置４０４は、ハウジングを通って延びるピン４３４と、ピン４３４を中心に回転可能なスパイダーギヤ４３６および４３８と、スパイダーギヤ４３６および４３８と駆動可能に係合したスパイダーギヤ４４０および４４２とを有している。アクスルシャフト４３０はスパイダーギヤ４４０と駆動可能に係合しており、アクスルシャフト４３２はスパイダーギヤ４４２と駆動可能に係合している。上述のように、アクスルシャフト４３２は電気モータを通って延びている。
車両差動装置４０４は、遊星歯車セット４０８と、ハウジング４１４と、スパイダーギヤ４３６と、電気モータ４０６と、アクスルシャフト４３０とを有している。遊星歯車セットは、リングギヤ４２２と、太陽歯車４１８と、遊星歯車またはプラネット４２６を備える遊星キャリヤ４２０とを有している。ハウジング４１４は遊星キャリヤに固定されている。スパイダーギヤ４４０はハウジングに配置されている。電気モータ４０６は、リングギヤに固定された出力部４４４を有している。アクスルシャフト４３０は、スパイダーギヤから電気モータを通って延びている。ハウジングは、軸方向で遊星歯車セットと電気モータとの間に配置されている。シャフトまたはピン４３４は、アクスルシャフトに対して直交するようにハウジングを通って延びている。スパイダーギヤ４３６および４３８はシャフト４３４に配置されている。スパイダーギヤ４４４は、スパイダーギヤ４３６および４３８ならびにアクスルシャフト４３０と駆動可能に係合している。差動装置４０４はアクスルシャフト４３２を有している。スパイダーギヤ４４２は、スパイダーギヤ４３６および４３８ならびにアクスルシャフト４３２と駆動可能に係合している。
差動装置４０４は、トルクを太陽歯車へ伝達するために配置されたスプロケットまたはプーリ４４６を有している。ハウジング４１４は、遊星歯車セットの軸方向側４４８に配置されている。スプロケットまたはプーリは、軸方向側４４８と反対の、遊星歯車セットの軸方向側４５０に配置されている。電気モータ４０６は減速歯車４５２を有しており、減速歯車の出力部４５４はリングギヤに固定されている。
多段速度遊星トランスミッションが示されているが、その他のトランスミッションが可能である。例えば、副軸トランスミッション、無段変速機、エピサイクリックトランスミッション、専用ハイブリッドトランスミッション、ダブルクラッチトランスミッション、自動化されたマニュアルトランスミッション、またはその他のタイプのトランスミッションが、使用されてもよく、発明の範囲内であると考えられるべきである。
もちろん、本発明の上記の例に対する変更および修正は、請求項に記載の本発明の思想または範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかとなるであろう。本発明は特定の好適なかつ／または例示的な実施の形態を参照することによって説明されているが、請求項に記載の本発明の範囲または思想から逸脱することなく変形をなし得ることは明らかである。
１００ ハイブリッドトランスミッション
１０２ 多段速度トランスミッション
１０４ トルクコンバータ
１０６ 電気モータ
１０８ トランスミッションポンプ
１１０ 入力軸
１１２ 軸線
１１４ ポンプハブ（インペラハブ）
１１６ 出力ハブ
１１８ チェーン（またはベルト）
２００ ハイブリッドトランスミッション
２０２ 多段速度トランスミッション
２０４ トルクコンバータ
２０６ 電気モータ
２０８ 入力軸
２１２ 軸線
２１４ 出力ハブ
２１６ クラッチ
２２０ ボア
２２２ フランジ
２２４ チェーン（またはベルト）
２２６ 半径方向の線
３００ ハイブリッドトランスミッション
３０２ 多段速度トランスミッション
３０４ トルクコンバータ
３０６ 電気モータ
３１４ 出力ハブ
３１６ クラッチ
３２０ ボア
３２６ 半径方向の線
３２８ クラッチハブ
３３０ チェーン（またはベルト）
４００ ハイブリッドトランスミッション
４０２ 多段速度トランスミッション
４０４ 差動装置
４０６ 電気モータ
４０８ 遊星歯車セット
４１０ 入力軸
４１２ 軸線（第１）
４１４ ハウジング
４１６ 軸線（第２）
４１８ 太陽歯車
４２０ 遊星キャリヤ
４２２ リングギヤ
４２４ ピン（第１、遊星キャリヤ）
４２６ 遊星歯車
４２８ チェーン
４３０ アクスルシャフト（第１）
４３２ アクスルシャフト（第２）
４３４ ピン（第２、差動装置）
４３６ スパイダーギヤ（第１の対）
４３８ スパイダーギヤ（第１の対）
４４０ スパイダーギヤ（第２の対）
４４２ スパイダーギヤ（第２の対）
４４４ 電気モータ出力部
４４６ スプロケット（またはプーリ）
４４８ 軸方向側（第１）
４５０ 軸方向側（第２）
４５２ 減速歯車
４５４ 出力部（減速歯車）

Claims (10)

  1. 前輪駆動車両のためのハイブリッドトランスミッションであって、
    第１の軸線を持つ入力軸を有する多段速度トランスミッションと、
    前記第１の軸線から半径方向にオフセットされた第２の軸線を持つハウジングを有する差動装置と、
    前記第２の軸線と同心の電気モータと、
    前記多段速度トランスミッションと前記差動装置と前記電気モータとを接続する遊星歯車セットと、
    を備え、
    前記遊星歯車セットは、
    前記多段速度トランスミッションと駆動可能に係合した太陽歯車と、
    前記差動装置と駆動可能に係合した遊星キャリヤと、
    前記電気モータと駆動可能に係合したリングギヤと、
    を有する、ハイブリッドトランスミッション。
  2. 前記遊星歯車セットは、
    前記遊星キャリヤを通って延びるピンと、
    前記ピンを中心に回転可能でありかつ前記太陽歯車および前記リングギヤと駆動可能に係合している遊星歯車と、
    を有する、請求項１記載のハイブリッドトランスミッション。
  3. 前記多段速度トランスミッションを前記太陽歯車に駆動可能に接続するチェーンまたはベルトをさらに備える、請求項１記載のハイブリッドトランスミッション。
  4. 前記差動装置から前記電気モータを通って延びる第１のアクスルシャフトをさらに備える、請求項１記載のハイブリッドトランスミッション。
  5. 前記電気モータから離れる方向に前記差動装置から延びる第２のアクスルシャフトをさらに備える、請求項４記載のハイブリッドトランスミッション。
  6. 前記差動装置はハウジングをさらに有する、請求項１記載のハイブリッドトランスミッション。
  7. 前記遊星歯車セットは、
    前記遊星キャリヤを通って延びる第１のピンと、
    前記第１のピンを中心に回転可能でありかつ前記太陽歯車および前記リングギヤと駆動可能に係合している遊星歯車と、
    を有する、請求項６記載のハイブリッドトランスミッション。
  8. 前記差動装置は、
    前記ハウジングを通って延びる第２のピンと、
    前記第２のピンを中心に回転可能なスパイダーギヤの第１の対と、
    前記スパイダーギヤの第１の対と駆動可能に係合したスパイダーギヤの第２の対と、
    を有する、請求項６記載のハイブリッドトランスミッション。
  9. 前記スパイダーギヤの第２の対のうちの第１のスパイダーギヤと駆動可能に係合した第１のアクスルシャフトと、
    前記スパイダーギヤの第２の対のうちの第２のスパイダーギヤと駆動可能に係合した第２のアクスルシャフトと、をさらに備え、
    前記第１のアクスルシャフトまたは前記第２のアクスルシャフトのうちの少なくとも一方は、前記電気モータを通って延びている、請求項８記載のハイブリッドトランスミッション。
  10. 前記電気モータは減速歯車を有しており、前記減速歯車の出力部は前記リングギヤに固定されている、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載のハイブリッドトランスミッション。
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